机车车辆部件的振动试验

机车车辆部件的振动试验
摘要：现阶段，振动测试已在航空航天领域得到发展，现已扩大到电气机械、运输和建筑等各种工业部门。

其应用越来越多，铁路车辆也受到应有的重视。

车
辆处于振动状态。

加速和减速、轨道质量、车轮磨损和环境等因素使车辆垂直、
垂直和水平振动。

安装在车辆上的部件不可避免地受到这种振动的影响，但它们
必须经受住这种振动而不会损坏，并充分利用其能力来达到预期的寿命。

振动试
验模拟实际的振动环境，分析各种振动状态下部件的振动方式，并测试极限强度。

通过测试，可以确定振动引起的缺陷，例如紧固件松动、电子模块接触不良、密
封性缺陷、焊缝缺陷、裂纹和断裂、磨损异常和功能故障，从而使工程师能够在
设计过程中分析和改进缺陷对外合作、国内配件生产、高速列车的研发、安保业务、安保监控系统等。

需要大量的振动测试技术支持和保护。

随着可靠性要求的
提高，振动测试变得越来越重要。

关键词：机车车辆部件；振动试验；随机振动；注意事项；
前言
伴随现代工业技术的不断进步，机车车辆向高速充电方向快速发展，嵌入式
设备故障增多，振动疲劳是设备故障的主要原因之一。

振动造成许多危险，可能
导致设备故障、振动和噪音污染、人体健康损失、机器事故等。

可见振动是影响
机车车辆及其零部件可靠运行的重要因素。

因此，执行适合实际情况的振动测试
标准，以核实产品是否符合要求，并确保车辆设备的可靠性，是无法取代的。

一、振动试验种类及选择
根据所施加载荷的性质，振动试验可以分为正弦振动和随机振动。

正弦振动
主要由机械旋转、脉冲和振荡等力引起。

但是，大多数车辆在行驶过程中的振动
是随机的。

例如，当铁路车辆高速行驶时，轨道之间的碰撞、车轮之间的碰撞等
都是随机振动，所以随机振动比正弦振动更准确地反映了铁路车辆的抗冲击性。

与正弦振动相比，随机振动具有更大的频域和连续谱，可以同时激励所有频率上
测量的设备。

正弦振动和随机振动由两种不同的理论表示。

正弦加速度峰值是给定频率下
的最大加速度，随机振动的平均值是加速度谱密度曲线区域的方均值。

随机振动
试验比正弦振动试验更有效，因为机车在运输过程中遭受到的振动绝大多数都是
随机振动。

正弦振动测试对于检测到的设备上是否存在共振点非常有效。

在正弦
扫频期间，检测到的设备的每个共振频率范围为低到高，而在随机测试期间，验
证结构和设备在振动环境下能不能正常工作。

正弦振动试验适用于产品的初始分
析和开发阶段，而随机振动试验则适用于产品的最终开发阶段。

正弦振动试验是
按频率进行的，主要解决了设备结构的局部频率振动阻力问题，而随机振动试验
则是从各种频率的振动总能量进行的，因此主要研究了设备结构对抗振动的能力，试验所选择的振动测试类型取决于评估的目的。

二、动试验的内容
1.正弦振动试验
正弦振动试验通常采用正弦频率试验和正弦扫频试验。

正弦频率测试是在选
定频率(可能是谐振频率、特定频率或危险频率)下，根据预定值(位移或加速度)
执行正弦振动测试的时间。

正弦恒定频率试验用于测试样品的振动稳定性和抗振
强度。

正弦扫频试验是以一定的扫描速度从低频扫频到高频扫频，然后从高频扫
频到低频扫频，直到达到规定的总频率。

正弦扫描频率测试用于查找样品的所有
谐振频率。

只需用频率和振幅或加速度来表示正弦振动，它的关系如下:
A=f²/25×D；
其中:A加速度，m／s²；D是振幅，单位mm；f是频率，单位Hz。

在正弦展
开测试中，从上述公式可以看出，对应于一个振幅的加速度在低频时很小，在高
频时很大。

因此，低频带采用固定偏移，高频带采用恒定加速度。

正弦扫频可以
是线性的或对数的，线性扫频中的频率变化是线性的，即每单位扫频时间有多少
赫兹；对数扫描时，频率发生对数变化，即每单位时间扫描多少八度，低频慢，
高频快。

主要试验内容:共振试验、振动特性试验和振动耐久性试验。

共振测试:寻找
共振点。

在对应于不同分类等级的频率范围内，低频带是恒定的，恒定扫频的高
频加速度以合理的速度超过一次，确定共振点的存在。

振动特性试验:对处于工
作状态的零件进行展开试验，以确定零件在振动状态下是否能正常工作。

振动耐
久性测试:在特定频率下，通过增加振动加速度和缩短测试时间来评估组件的耐
久性。

如果有共振点，按共振频率进行测试；在给定频率下测试，如果没有共振点。

2.随机振动试验
随机振动没有固定的周期，其频率组件是连续的而不是离散的，循环振动的
情况就是如此。

这是一种不确定的振动，无法用时间安全功能来描述。

随机振动
的强度通常用加速度谱密度（ASD）来表示，其单位为（m·S·-2)2/ Hz(或
g²/Hz，必须除以9.8²)。

加速度谱密度的物理含义可描述为通过单位频率宽度
(如1Hz)的理想带通滤波器(窄带)得到的加速度随机信号的平均值。

这是频率函数。

它是指每个单位频率上的能量。

在加速度谱密度曲线上可以看出各个频率分
量所包的加速度方均值在频域上是如何分布的。

对于现代高速大功率机车，可以
更准确地模拟随机振动试验，使试验结果更准确地反映机车零件的实际应用。

主要测试包括三个部分:功能性振动试验、模拟长寿命试验和冲击试验。

功
能性振动试验:在部件运行时应用最小测试值，以验证其在振动环境中的工作能力。

每个方向的测试时间通常至少为10分钟。

模拟长寿命试验:在改进的试验顺
序中检查构件机械结构的完整性。

随机振动试验是根据给定的ASD谱进行的，每
个方向的试验时间为5小时。

冲击试验:单个半正弦脉冲冲击模拟试验，每个方
向三次。

三、振动试验中应注意的问题
安装样品时，试样应根据实际应用方向和安装方式，用振动台工作台夹具固定，试样和夹具的组合重心应尽可能与振动台重心相配合，以最小的变形和损失
将振动台振动能量传递给试样。

仪器应通过计算和分析以及振动特性试验来制造。

在满足样品安装的前提下，夹具应尽可能轻重量，高刚度，不同点振动值差小，在测试条内尽可能不出现共振现象。

结束语
综上所述可知，振动测试有助于整个工厂和配件供应商避免设备或部件在设计过程中因振动而造成的机械损坏，并确保在一定的使用寿命内没有出现故障。

严格来说，安装在铁路车辆上的设备或部件的设计和验证都要经过振动测试，以提高产品质量，满足铁路安全运行的要求。

当然，振动试验只能一次进行一次，但实际上，三个轴都在振动，部件在三维振动，因此在某些情况下无法进行真正的评估，今后的方向应当是同时刺激三个轴，以使体验更接近环境。

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